Shimonoseki é uma cidade ferroviária importante no extremo ocidental de Honshu, onde as linhas da Prefeitura de Yamaguchi se encontram com a travessia ferroviária de Kanmon para Kyushu. A cidade tem duas principais estações de passageiros: Shimonoseki Station para serviços JR convencionais e Shin-Shimonoseki Station para comboios Sanyo Shinkansen. A JR West opera a principal rede do lado de Honshu, enquanto os serviços da JR Kyushu ligam-se através do estreito em direção a Kitakyushu.
Os serviços ferroviários de Shimonoseki incluem comboios rápidos Sanyo Shinkansen em Shin-Shimonoseki, comboios locais e regionais na Sanyo Main Line e serviços na Sanin Main Line ao longo do lado do Mar do Japão. Shimonoseki Station é a paragem ferroviária da cidade para comboios convencionais, enquanto Shin-Shimonoseki trata dos serviços de comboio-bala e das ligações entre Shinkansen e linhas locais.
As rotas ferroviárias a partir de Shimonoseki seguem para leste em direção a Shin-Yamaguchi, Hiroshima, Okayama e Osaka, para sul através do Túnel de Kanmon em direção a Moji, Kokura e Hakata, e para norte ao longo do corredor de Sanin em direção a Nagato-shi e às localidades regionais da Prefeitura de Yamaguchi. Reserve online comboios de e para Shimonoseki na Rail Monsters.